本文關(guān)鍵詞：焊膏流變特性及噴印性能研究

  更多相關(guān)文章： 無(wú)鉛焊膏 粘度 觸變性 穩(wěn)定性 噴印性能 合金焊粉 觸變劑

【摘要】：表面組裝技術(shù)(SMT)是電子封裝行業(yè)的主要工藝。隨著電子封裝向更高精度、更多樣性方向發(fā)展,SMT中的焊膏鋼網(wǎng)印刷技術(shù)難以滿足復(fù)雜工藝的要求,焊膏噴印技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。實(shí)現(xiàn)焊膏噴印需要設(shè)備與材料的配合,即需要在鋼網(wǎng)印刷焊膏的基礎(chǔ)上對(duì)焊膏體系進(jìn)行性能改進(jìn)以滿足微噴工藝要求。開(kāi)發(fā)噴印焊膏必須掌握焊膏的流變性能,而焊膏是合金焊粉和助劑的均勻混合物,兩者皆會(huì)影響焊膏的粘度和其它性能。本文以Sn58Bi和Sn3Ag0.5Cu兩種粉體制備的無(wú)鉛焊膏為研究對(duì)象,運(yùn)用材料粘度測(cè)試、坍塌性測(cè)試、沉降測(cè)試等多種分析測(cè)試手段,系統(tǒng)研究合金焊粉含量、類(lèi)型、尺寸分布等固相顆粒特性以及助劑流變特性對(duì)焊膏粘度等流變特性的影響,并對(duì)其相互作用關(guān)系和影響機(jī)理進(jìn)行了一定探討。對(duì)焊膏進(jìn)行噴印測(cè)試,初步確定了可用于噴印的合金焊粉,探索了觸變劑對(duì)焊膏噴印性能的影響規(guī)律,為開(kāi)發(fā)高性能及高可靠性的噴印焊膏提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)和理論基礎(chǔ)。研究發(fā)現(xiàn),合金焊粉含量越高,焊膏粘度越大,粘度的可回復(fù)性變差。在不同焊粉含量范圍內(nèi),隨著焊粉含量增大焊膏粘度增大的程度不同,這是焊膏體系流體動(dòng)力學(xué)作用力和顆粒間接觸力主導(dǎo)作用轉(zhuǎn)變?cè)斐傻�。采用本文的F1助劑配方,焊粉含量為87wt%(42vol%左右)時(shí)焊膏流變特性發(fā)生轉(zhuǎn)折,焊膏體系內(nèi)部粘性力主導(dǎo)過(guò)渡到摩擦力主導(dǎo)。焊膏噴射實(shí)驗(yàn)表明,合金焊粉含量越低,焊膏粘度越小,越易實(shí)現(xiàn)噴射,當(dāng)合金焊粉含量增高導(dǎo)致膏體內(nèi)以顆粒間接觸力為主導(dǎo)時(shí),噴射腔體內(nèi)的高剪切作用易帶來(lái)流動(dòng)擁堵,焊膏無(wú)法實(shí)現(xiàn)噴射。通過(guò)Sn3Ag0.5Cu和Sn58Bi焊膏的粘度對(duì)比,發(fā)現(xiàn)在同樣焊粉尺寸和體積分?jǐn)?shù)條件下,同一助劑的兩種焊膏粘度接近,證明了顆粒和助劑的流體動(dòng)力學(xué)作用力為主導(dǎo)時(shí),膏體的流體性質(zhì)與顆粒表面無(wú)關(guān)。但Sn3Ag0.5Cu焊膏由于合金硬度軟,在高速?zèng)_擊下易擠壓變形造成噴嘴堵塞,可通過(guò)改進(jìn)閥體結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)噴射。對(duì)于焊粉顆粒尺寸分布較窄的體系,焊粉尺寸越小,焊膏的粘度越大。隨著焊粉含量的降低,尺寸效應(yīng)減弱,焊膏粘度隨其含量增加而增大的趨勢(shì)減弱。對(duì)于焊粉顆粒尺寸分布較寬的體系,大小顆粒的配合可以大幅降低焊膏粘度,但對(duì)焊膏觸變性能影響不大。采用直徑為0.15mm的噴嘴,焊粉顆粒直徑在25μm以下的焊膏可實(shí)現(xiàn)噴射,顆粒尺寸減小有力于焊膏噴印。對(duì)于焊粉顆粒尺寸分布較寬的體系,焊膏濺射問(wèn)題嚴(yán)重。焊粉顆粒的沉降過(guò)程的發(fā)生與否主要與助劑體系粘性有關(guān)。通過(guò)計(jì)算,對(duì)于本文F1助劑體系,焊粉含量在85wt%(約38vol%)以上時(shí)沉降速率低于1.59μm/min,可忽略。通過(guò)48h沉降試驗(yàn),其結(jié)果與計(jì)算相符,未發(fā)現(xiàn)顆粒在體系內(nèi)有明顯沉降。焊膏的抗冷熱坍塌性能與焊膏粘度相關(guān)。對(duì)于F1助劑體系,焊粉含量在87wt%(約42vol%)及以上的焊膏具有較好的保形能力,可基本滿足貼片和回流的工藝要求。助劑體系對(duì)焊膏流變性能和噴印性能影響很大。助劑粘度越高,焊膏粘度越大,助劑觸變性能越好,焊膏觸變性能也越好。觸變系數(shù)更高的焊膏中,助劑能將焊粉顆粒牢牢包裹,保證了焊粉的分散性,阻礙焊粉的沉降,保證焊膏的穩(wěn)定性。通過(guò)將不同助劑配方的焊膏進(jìn)行對(duì)比,發(fā)現(xiàn)觸變性影響噴印焊膏噴射成型的形態(tài),觸變性低的焊膏易出現(xiàn)"拉尖現(xiàn)象"。嘗試采用乙二撐雙硬脂酸酰胺和氫化蓖麻油改進(jìn)焊膏的觸變性,發(fā)現(xiàn)添加5%氫化蓖麻油的能明顯提高焊膏觸變性,實(shí)現(xiàn)了高粘度(160Pa.s)的焊膏噴印,并保證了噴印后焊膏的抗坍塌性,但加入乙二撐雙硬脂酸酰胺卻降低焊膏粘度和觸變性。
【關(guān)鍵詞】：無(wú)鉛焊膏 粘度 觸變性 穩(wěn)定性 噴印性能 合金焊粉 觸變劑
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TG42
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 緒論11-28
• 1.1 SMT概述11-12
• 1.2 焊膏涂覆技術(shù)的發(fā)展12-17
• 1.2.1 焊膏鋼網(wǎng)印刷技術(shù)12-15
• 1.2.2 全自動(dòng)焊膏噴印技術(shù)15-16
• 1.2.3 兩種焊錫膏涂覆技術(shù)的比較16-17
• 1.3 焊膏17-23
• 1.3.1 焊膏的基本介紹17-20
• 1.3.2 焊膏的特性及研究現(xiàn)狀20-23
• 1.4 焊膏噴印技術(shù)現(xiàn)狀23-26
• 1.4.1 噴印問(wèn)題23-26
• 1.4.2 回流焊后問(wèn)題26
• 1.5 本課題的目標(biāo)及主要內(nèi)容26-28
• 1.5.1 研究目標(biāo)26-27
• 1.5.2 研究?jī)?nèi)容27-28
• 第二章 實(shí)驗(yàn)過(guò)程及研究方法28-38
• 2.1 工藝路線28
• 2.2 焊膏制備28-34
• 2.2.1 焊膏成分設(shè)計(jì)28-29
• 2.2.2 原材料準(zhǔn)備29-32
• 2.2.3 助劑配制32-33
• 2.2.4 焊膏制備33-34
• 2.3 材料性能測(cè)試34
• 2.3.1 粒度分析34
• 2.3.2 電子顯微掃描實(shí)驗(yàn)34
• 2.3.3 密度測(cè)試34
• 2.3.4 顯微硬度測(cè)試34
• 2.4 焊膏流變特性測(cè)試34-37
• 2.4.1 粘度測(cè)試34-36
• 2.4.2 坍塌性測(cè)試36-37
• 2.4.3 沉降測(cè)試37
• 2.5 焊膏噴印實(shí)驗(yàn)37-38
• 第三章 合金焊粉對(duì)焊膏的流變特性影響38-70
• 3.1 合金焊粉含量對(duì)焊膏流變特性影響38-54
• 3.1.1 合金焊粉含量對(duì)焊膏流變特性影響38-46
• 3.1.2 合金焊粉含量對(duì)焊膏穩(wěn)定性影響46-54
• 3.2 合金類(lèi)型對(duì)焊膏流變性能影響54-58
• 3.2.1 合金類(lèi)型對(duì)焊膏流變特性影響54-57
• 3.2.2 合金類(lèi)型對(duì)焊膏穩(wěn)定性能影響57-58
• 3.3 焊粉尺寸及其分布對(duì)焊膏流變性能影響58-69
• 3.3.1 焊粉尺寸對(duì)焊膏流變特性影響58-63
• 3.3.2 焊粉尺寸分布對(duì)焊膏流變特性影響63-66
• 3.3.3 焊粉尺寸及其分布對(duì)焊膏穩(wěn)定性影響66-69
• 3.4 本章小結(jié)69-70
• 第四章 焊膏噴印性能研究70-91
• 4.1 合金焊粉對(duì)焊膏噴印性能影響70-80
• 4.1.1 不同焊粉含量的焊膏噴印70-74
• 4.1.2 不同合金類(lèi)型的焊膏噴印74-76
• 4.1.3 不同焊粉尺寸及分布的焊膏噴印76-78
• 4.1.4 合金焊粉形狀對(duì)焊膏噴印性能影響78-79
• 4.1.5 改變撞針結(jié)構(gòu)后焊膏的噴印實(shí)驗(yàn)79-80
• 4.2 助劑對(duì)焊膏流變特性及噴印性能影響80-89
• 4.2.1 助劑配方的選擇80-81
• 4.2.2 不同助劑體系的比較81-85
• 4.2.3 觸變劑對(duì)焊膏性能的影響85-89
• 4.3 噴印焊膏問(wèn)題提出89
• 4.4 本章小結(jié)89-91
• 第五章 主要結(jié)論91-93
• 致謝93-94
• 參考文獻(xiàn)94-97
• 攻讀碩士期間發(fā)表的論文和申請(qǐng)的國(guó)家發(fā)明專利97

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